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Nacos注册中心之概要设计

前言

在之前的文章中分析了Nacos配置中心,配置中心的核心是配置的创建、读取、推送。

注册中心的核心比配置中心多一个服务探活模块,他俩的相似度非常高,甚至阿里内部的注册中心就叫ConfigServer

Nacos注册中心打算分成几个模块来分析,本文重点在于概要设计,基于2.0.0版本。

环境搭建

用Nacos的源码来搭建源码阅读和调试环境,可参考《Nacos配置中心模块详解》 Nacos调试环境搭建部分。

其中 JVM参数可以指定只启动Naming模块,也可以不指定,默认全都启动。

example模块下将NamingExample复制一份进行测试。

设计概要

服务发现模型

客户端视角的服务发现模型(注意:服务端视角的模型定义与客户端视角有区别)包含以下几点内容:

  • Service:服务
  • Cluster:集群
  • Instance:实例

代码注释:We introduce a 'service --> cluster --> instance' model, in which service stores a list of clusters, which contains a list of instances

他们的关系如下

1.png

Service

2.png
  • name:服务名
  • protectThreshold:保护阈值,限制了实例被探活摘除的最大比例
  • appName:服务的应用名,暂无实际用处
  • groupName:分组名
  • metadata:元数据

Cluster

3.png
  • serviceName:所属服务名
  • name:集群名
  • healthChecker:服务探活配置,此处仅对服务端主动探活生效,有TCP、HTTP、MySQL、None几种方式,默认TCP
  • defaultPort:默认端口
  • defaultCheckPort:默认探活端口
  • useIPPort4Check:是否使用port进行探活
  • metadata:元数据

Instance

4.png
  • instanceId:实例id,唯一标志,Nacos提供了simplesnowflake两种算法来生成,默认是simple,其生成方式为ip#port#clusterName#serviceNameundefined
  • ip:实例ip
  • port:实例port
  • weight:实例权重
  • healthy:实例健康状态
  • clusterName:所属集群名
  • serviceName:所属服务名
  • metadata:元数据
  • enabled:是否接收请求,可用于临时禁用或摘流等场景
  • ephemeral:是否为临时实例,后文会介绍该参数
  • getInstanceHeartBeatInterval:获取实例心跳上报间隔时间,默认5秒,可配置
  • getInstanceHeartBeatTimeOut:获取心跳超时时间,15秒,配置
  • getIpDeleteTimeout:获取ip被删除的超时时间,默认30秒,可配置
  • getInstanceIdGenerator:获取id生成器

除了上述的三层模型外,Nacos注册中心和配置中心有着一样的namespace设计,与client绑定,可隔离环境,租户。

接口设计

  • registerInstance:注册实例
  • deregisterInstance:注销实例
  • getAllInstances:获取一个服务的所有实例(包括不健康)
  • selectInstances:根据条件获取一个服务的实例
  • selectOneHealthyInstance:根据负载均衡策略获取服务的一个健康的实例
  • subscribe:订阅服务
  • unsubscribe:取消订阅服务
  • getServicesOfServer:根据条件分页获取所有服务

交互流程

Nacos 2.0 为ephemeral不同的实例提供了两套流程:

  • ephemeral=false,永久实例,与server端的交互采用http请求,server节点间数据同步采用了raft协议,健康检查采用了server端主动探活的机制
  • ephemeral=true,临时实例,与server端的交互采用grpc请求,server节点间数据同步采用了distro协议,健康检查采用了TCP连接的KeepAlive模式

临时实例的交互流程

  • client初始化,与server建立连接
    • 只与其中一台server节点建立长连接
  • client 注册服务,将serviceName+ip+port+clusterName等数据打包发送grpc请求
    • 同时客户端缓存已注册过的服务,当client与server连接断开重连时,client重新将这些数据注册到server端
  • server端接收到client的注册请求,将注册信息存入client对象(用于保存client的所有数据)中,并触发ClientChangedEvent、ClientRegisterServiceEvent、InstanceMetadataEvent
    • ClientChangedEvent触发server节点之间的数据同步(distro协议)
    • ClientRegisterServiceEvent触发更新publisherIndexes(保存service => clientId的Map<Service, Set<String>>,即哪些客户端注册了这个服务的索引),同时也触发一个ServiceChangedEvent,该事件负责向监听该服务的客户端进行推送
    • InstanceMetadataEvent,处理元数据,Nacos在2.0中将元数据与基础数据拆分开,分为不同的处理流程
  • client订阅服务
    • 根据serviceName、groupName、clusters信息生成key,创建eventListener,同时向server端发送订阅请求,并缓存订阅信息,用于连接断开重连后再次向server端发送信息
  • server端接收到client的订阅请求
    • 将订阅信息打包为subscribers,并存入client对象中,触发ClientSubscribeServiceEvent事件
    • ClientSubscribeServiceEvent事件更新subscriberIndexes(保存service => clientId的Map<Service, Set<String>>,即哪些客户端订阅了这个服务的索引),同时触发ServiceSubscribedEvent事件
    • ServiceSubscribedEvent事件会延时500ms向该client推送该服务的最新数据
  • 反向的操作如注销、取消订阅与正向操作类似,不再赘述

最后

本文从总体上分析了Nacos 2.0的模型设计、接口设计以及交互流程,读完后对Nacos的服务发现有一个整体上的认识。

后续篇幅会从细节入手,如dubbo Nacos扩展、一致性协议、探活、CMDB扩展等逐一进行分析。


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